Determinación de Tramos Usando el Sistema RMR de Bienawsk

El sistema de clasificación de masas rocosas (RMR) fue desarrollado originalmente por Bienawski (1973). En el transcurso de los años, ha sido refinado sucesivamente, a medida que más casos de estudio han sido añadidos a su base de datos. El lector debe tener presente que, con el tiempo, Bienawski ha efectuado varios cambios a las clasificaciones asignadas a los distintos parámetros (Bienawski, 1976, 1989). La Figura 5.1 presenta una modificación adicional al gráfico de tramo versus tiempo de resistencia de Bienawski. Se han hecho cambios para considerar los tramos abiertos muy grandes y estables que se están logrando en skarns masivos silicificados con esfuerzo de confinamiento mediano (Figura 5.2). Esto se debe en parte a la silicificación de los yacimientos y rocas encajonantes, las profundidades relativamente someras que se están minando y también a la condición favorable de las discontinuidades geológicas con respecto a los tramos expuestos. El concepto de tiempo de autosostenibilidad fue concebido originalmente por Lauffer (1958, 1960) para indicar el período de tiempo dentro del cual una excavación permanecerá operable y después del cual se experimentaría inestabilidad y cavitación considerables Un tramo de tajeo se define como la dimensión mínima de un muro de tajeo abierto.

Hutchinson y Diederichs (1996) han presentado el tramo máximo estable sin sostenimiento como una función del valor de RMR de Bienawski (1989) (RMR89) como se muestra en la Figura 5.3. En

ausencia de discontinuidades geológicas de gran escala, o esfuerzo inducido muy alto, puede analizarse una abertura de mina temporal tal como una galería de perforación de 10 m de ancho en tajeo de banco descendente. Si el tiempo de autosostenibilidad requerido es típicamente menor de 5 años, entonces puede verse que para una masa rocosa que tiene un RMR89 mayor de 80, puede

que la galería de perforación no requiera refuerzo sistemático de perno de cable, con excepción de los pernos y mallas para seguridad del personal.

FIGURA 5.1

Límites de túneles sin sostenimiento.

Los datos de RMR89 mostrados en la Figura 5.4 indican que pocos tramos sin sostenimiento son

estables cuando su dimensión pasa de 20 m. Esto se debe a la mayoría de datos que se están recolectando en operaciones de corte y relleno (Palkanis, 2002), donde se requiere acceso completo de operador y los tramos potencialmente inestables no pueden estabilizarse eficazmente aun con la

implementación de empernado de cable. Sin embargo, en la experiencia reciente de tajeo abierto en minas de roca extremadamente dura, donde el yacimiento y las rocas encajonantes han sido alteradas por una fuerte silicificación, pueden lograrse tramos seguros estables sin sostenimiento que varían de 20 a 40 m. Los datos de tajeo abierto (tramos que exceden 20 m) en la Figura 5.4 muestran círculos que representan tramos estables (profundidades de falla menores de 2 m), símbolos cuadrados que representan tramos tradicionales (profundidades de falla que varían de 2 a 4 m) y triángulos que representan tramos inestables (profundidades de falla que

FIGURA 5.2

FIGURA 5.3

Representación alternativa de pautas de tiempo de autosostenibilidad de RMR89.

FIGURA 5.4

Diseño de tramos usando el método RMR89.

exceden 4 m). Los datos pueden usarse también como pauta de diseño contra el colapso inmediato, grandes inestabilidades, o como indicación de donde puede requerirse el empernado de cable. Un punto a notar cuando se usa el método RMR89 para el diseño de tramos es que también deben

considerarse los efectos de la ruta de esfuerzo así como el efecto localizado de estructuras de gran escala que probablemente formen cuñas. Por lo tanto, para el acceso seguro, siempre se recomienda sostenimiento del terreno para la infraestructura de acceso al tajeo por subniveles, aún en masas rocosas muy duras.

Las minas modernas de tajeo abierto por subniveles utilizan sistemas de monitoreo de cavidad (CMS, por sus siglas en inglés) para recolectar datos continuamente y desarrollar bases de datos que abarquen la geometría final de los vacíos del tajeo. El desempeño del tajeo se determina por la profundidad de falla, la que se define como la distancia de una superficie de diseño a un muro resultante luego de la extracción completa del tajeo (Villaescusa, 2004). Además, las bases de datos de clasificación de masas rocosas de taladros de perforación (Cepuritis, 2004; Dempers et al., 2010) pueden usarse para establecer contornos de valores de RMR89 para cada muro de tajeo (Figura 5.5).

Los datos de clasificación de masa rocosa unidos a las profundidades de falla del CMS y la geometría de tajeo de diseño pueden utilizarse para establecer relaciones similares a las mostradas en las Figura 5.6. Los límites propuestos para las regiones estables (profundidad de falla < 2 m), transicionales (profundidad de falla 2-4 m), inestables (profundidad de falla 4-6 m), y colapsadas (profundidad de falla >6 m) para tramos de tajeo que exceden 20 m usualmente se basan en la economía de minas locales.

FIGURA 5.5

Modelo de cuadrícula de contornos de valores de RMR89 para caja respaldo.

FIGURA 5.6

Profundidades de falla para un número de tramos de tajeo y valores RMR89 variantes.

Los datos mostrados en la Figura 5.6 son para diseños de tajeos en masas rocosas silicificadas muy duras, extraídas por tajeo abierto convencional por subniveles. Los datos de tajeo mostrados anteriormente se refieren a esfuerzo confinante mediano en yacimientos epitermales mineros que tienen profundidades menores de 500 m. Una limitación es que los esfuerzos inducidos no pueden considerarse de inmediato cuando se calcula los valores de RMR89. Por tanto, un diseñador que

intente implementar una estrategia similar necesitaría asegurar que la inestabilidad impulsada por esfuerzo no es un modo de falla prominente antes de implementar un enfoque similar al descrito aquí.